การตรวจสอบธรณีสัณฐานวิทยาด้วยคลื่นความถี่สูงและระบบตรวจสอบสุขภาพพืชผลทางการเกษตรที่ฟาร์มอีสต์โอเวนาท

ทะเลทรายทางตะวันตกของอียิปต์นั้นแห้งแล้ง แต่ทะเลทรายซาฮาราตะวันออกนั้นแห้งแล้งยิ่งกว่า โดยมีปริมาณน้ำฝนเพียงไม่กี่เซนติเมตรต่อปี จึงได้รับฉายาว่า "แห้งแล้งสุดขีด" อย่างไรก็ตาม ในช่วงยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย ทะเลทรายซาฮาราเคยเป็นทุ่งหญ้าสะวันนาเขตร้อนที่มีสภาพอากาศคล้ายกับประเทศเคนยาและแทนซาเนียในปัจจุบัน ปริมาณน้ำฝนต่อปีนั้นมากกว่ามาก มีแม่น้ำและทะเลสาบมากมาย นอกจากนี้ ปริมาณน้ำฝนที่สะสมมานับแสนปีได้สร้างแหล่งกักเก็บน้ำใต้ดินขนาดใหญ่ใต้ผืนทรายที่เคลื่อนตัว ซึ่งรู้จักกันในชื่อระบบแหล่งกักเก็บน้ำหินทรายนูเบียน (Nubian Sandstone Aquifer System หรือ NSAS)

น้ำบาดาลเหล่านี้สามารถนำมาใช้ทำการเกษตรในใจกลางทะเลทรายได้ และด้วยการดำเนินโครงการอีสต์โอเวนาท ทำให้เกิดโครงการชลประทานส่วนกลางขนาดใหญ่ในภูมิภาคนี้

ภาพรวมโครงการ

การก่อสร้างเริ่มขึ้นในปี 1997 และโครงการนี้ ร่วมกับโครงการทอชกา โครงการดาร์บ เอล อาร์เบน โครงการคลองเอล ซาลาม และโครงการหมู่บ้านใหม่ ถือเป็นหนึ่งในโครงการขนาดใหญ่ของอียิปต์ แม้ว่าโครงการส่วนใหญ่เหล่านั้นจะไม่ประสบความสำเร็จ แต่โครงการนี้ยังคงดำเนินงานตามปกติ ปัจจุบัน โครงการนี้ครอบคลุมพื้นที่เกือบ 5,000 ตารางกิโลเมตร พืชผลหลักที่ปลูก ได้แก่ มันฝรั่ง ข้าวสาลี และพืชสมุนไพรที่มีกลิ่นหอม เช่น ดอกคาโมมายล์ และยังมีเรือนกระจกบางส่วนด้วย

โครงการนี้ตั้งอยู่ในทะเลทรายซาฮารา ห่างจากเมืองที่ใกล้ที่สุดประมาณ 290 กิโลเมตร และห่างจากทะเลสาบทอชกาประมาณ 210 กิโลเมตร ตั้งอยู่ในโอเวนาทตะวันออก ทางตะวันตกของทอชกา น้ำเพื่อการชลประทานของโครงการมาจากน้ำบาดาลลึกภายในระบบชั้นหินทรายนูเบียนทั้งหมด บริเวณนี้ยังถือเป็นหนึ่งในพื้นที่ราบที่สุดในโลก โดยแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงระดับความสูง และมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 350 กิโลเมตร เนื่องจากที่ตั้งอยู่ลึกเข้าไปในทะเลทราย การขนส่งผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรและวัสดุอุปกรณ์จึงต้องพึ่งพาทางสนามบินที่ตั้งอยู่ทางตะวันออกของพื้นที่โครงการ

ระบบชั้นหินทรายนูเบียน (NSAS) เป็นหนึ่งในแหล่งน้ำบาดาลโบราณที่ใหญ่ที่สุดในโลก ในภาคเหนือของประเทศชาด โดยเฉพาะในเขตภูเขาติเบสตีและเอนเนดี ปริมาณน้ำฝนตามฤดูกาลสูงถึง 150 มิลลิเมตรต่อปี ปริมาณน้ำฝนนี้สามารถนำไปสู่การเติมน้ำบาดาลทั้งแบบกระจายและแบบเข้มข้นตามหุบเขาที่เกิดจากน้ำท่วมเป็นช่วงๆ งานวิจัยล่าสุดระบุว่า การเติมน้ำบาดาลในยุคปัจจุบันเกิดขึ้นในภาคเหนือของประเทศชาด แต่ในปริมาณที่จำกัดมากทั้งในเชิงพื้นที่และเวลา ซึ่งหมายความว่า การจัดการทรัพยากรหมุนเวียนนี้ได้อย่างยั่งยืนนั้น จำเป็นต้องมีการประเมินเชิงปริมาณอย่างเข้มงวดเท่านั้น

△ ภาพที่ 1 ภาพมุมกว้างของภูมิภาคอีสต์โอเวนาท ถ่ายโดยสถานีอวกาศนานาชาติในปี 2018

△ ภาพที่ 2 ภาพถ่ายดาวเทียม Landsat ของโครงการฟาร์ม EastOweinat ในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ (2017)

ภาพที่ 3 รายละเอียดของโครงการฟาร์มอีสต์โอเวนาทในสหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ ถ่ายโดยดาวเทียมแลนด์แซท (ปี 2017)

ภาพที่ 1 และ 2 แสดงที่ตั้งและขอบเขตของฟาร์มอีสต์โอเวนาท แปลงชลประทานหลักกระจัดกระจายอยู่ลึกเข้าไปในทะเลทรายและสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนในภาพถ่ายดาวเทียม

ภาพที่ 3 แสดงให้เห็นว่าแต่ละหน่วยชลประทานมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 850 เมตร และมีพื้นที่ประมาณ 850 หมู่ (ประมาณ 50 เฮกตาร์) ภาพที่ 3 ยังแสดงรายละเอียดของฟาร์มชลประทานส่วนกลาง โดยมีแปลงบางส่วนปลูกมันฝรั่งและข้าวสาลี (หรือพืชชนิดอื่น) แซมอยู่ แปลงสีน้ำตาลอ่อนบางแปลงอาจผ่านการเผาไหม้แบบควบคุมเพื่อกำจัดฟางเพื่อเตรียมการเพาะปลูกในฤดูกาลถัดไป ซึ่งสะท้อนให้เห็นในแผนที่การจำแนกประเภทการใช้ที่ดินและการกระจายสุขภาพพืชในภายหลังด้วย

△ ภาพที่ 4 แผนที่ความสามารถในการรับน้ำหนักของดิน/น้ำใต้ดินที่สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี WSCM

การประเมินทรัพยากรน้ำบาดาล

ข้อมูลทางอุทกธรณีวิทยาและความสามารถในการรองรับของดินที่เก็บรวบรวมในปี 2550-2551 ซึ่งรวมถึงระดับน้ำใต้ดิน ปริมาณของแข็งที่ละลายทั้งหมด ปริมาณน้ำที่ผลิตได้อย่างปลอดภัยจากบ่อ อัตราส่วนการดูดซับโซเดียม ความเค็มของดิน ความลึกของดิน เปอร์เซ็นต์ของโซเดียมที่แลกเปลี่ยนได้ในดิน และความสามารถในการแลกเปลี่ยนแคตไอออน ถูกนำมาใช้และบูรณาการเข้ากับระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) แบบหลายชั้น จากนั้นจึงใช้เทคนิคการสร้างแบบจำลองความสามารถเชิงพื้นที่แบบถ่วงน้ำหนัก (WSCM) โดยใช้ชั้นข้อมูลเหล่านี้เพื่อกำหนดเขตความสามารถของดิน/น้ำใต้ดิน

ดังแสดงในรูป ในพื้นที่โครงการ พื้นที่ที่มีความจุของดิน/น้ำบาดาลสูงและปานกลางคิดเป็น 89.18% ของพื้นที่ทั้งหมด ในขณะที่พื้นที่ที่มีความจุต่ำคิดเป็นเพียง 10.81% พื้นที่เพาะปลูกที่ใช้ระบบชลประทานส่วนกลางส่วนใหญ่กระจายอยู่ในพื้นที่ที่มีความจุสูงและปานกลางของพื้นที่ศึกษา ซึ่งบ่งชี้ว่าการเกษตรแบบชลประทานเหมาะสมสำหรับการขยายตัวต่อไปในพื้นที่พัฒนาที่สำคัญแห่งนี้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากปริมาณน้ำในระบบชั้นหินทรายนูเบียน (NSAS) มีจำกัดอย่างมาก ซึ่งยังคงถือว่าเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถทดแทนได้ จึงยังไม่แน่ใจว่าภูมิภาคอีสต์โอเวนาทจะสามารถรองรับระบบการเกษตรแบบชลประทานส่วนกลางขนาดใหญ่ได้หรือไม่ การประเมินความต้องการน้ำและความมั่นคงของระบบการเกษตรนี้เพิ่มเติมสามารถทำได้โดยการรวมพารามิเตอร์ทางอุตุนิยมวิทยา เช่น การระเหย กับดัชนีพืชพรรณ เช่น LAI และ NDVI เพื่อคำนวณชีวมวล

△ ภาพที่ 5 แผนที่แสดงการกระจายประเภทแปลงที่ดินของฟาร์ม EastOweinat โดยใช้ข้อมูลจากระบบสำรวจระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัม (2024)

△ ภาพที่ 6 แผนที่แสดงการกระจายตัวของสุขภาพพืชในแปลงเกษตร EastOweinat โดยใช้การสำรวจระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัม (2024)

บริษัท Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics CAS Aerospace Science and Technology Group Co.,LTD - ประเภทแปลงที่ดินและการตรวจสอบสภาพที่ดิน

เราใช้ภาพไฮเปอร์สเปกตรัมที่ได้จากดาวเทียม XIGUANG-002 เมื่อวันที่ 24 มีนาคม 2567 เพื่อทำการจำแนกประเภทการใช้ที่ดินและการประเมินสุขภาพพืชในส่วนหนึ่งของฟาร์มอีสต์โอเวนาท

ดังแสดงในรูปที่ 5 จากการถ่ายภาพพบว่าแปลงเกษตรหลักๆ มี 3 ประเภท ได้แก่ แปลงที่มีพืชปกคลุมหนาแน่นและกำลังทำการเพาะปลูก แปลงที่มีดินสีเข้ม และแปลงที่มีดินสีอ่อน/ทราย แผนที่แสดงการกระจายตัวนี้แสดงให้เห็นถึงชนิดของพืชหลักที่ปลูกในภูมิภาคและสถานการณ์การหมุนเวียนพืชในพื้นที่ต่างๆ นอกจากนี้ เรายังสังเกตเห็นว่าบางแปลงในภาคกลางและภาคเหนือดูเหมือนจะถูกปกคลุมด้วยทราย ซึ่งมีลักษณะทางสเปกตรัมคล้ายกับทะเลทราย ขณะนี้ยังไม่แน่ชัดว่าเป็นการพักดินชั่วคราวหรือการทิ้งร้างถาวร

ภาพที่ 6 แสดงการกระจายของสุขภาพพืชในพื้นที่นี้ ดัชนีนี้ประกอบด้วยดัชนีพืชหลายตัว สะท้อนให้เห็นถึงสุขภาพของพืชผลอย่างครอบคลุมโดยพิจารณาจากคลอโรฟิลล์ โครงสร้างทรงพุ่ม และสถานะความชื้น โปรดสังเกตว่าแปลงที่มีสีเข้มบางแปลงไม่มีดัชนีสุขภาพที่สอดคล้องกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าแปลงเหล่านั้นถูกปกคลุมด้วยดินสีเข้มทั้งหมดหรือบางส่วน ในขณะเดียวกัน แปลงส่วนใหญ่ที่อยู่ในสภาวะการผลิตปกติมีสุขภาพที่ดี แสดงให้เห็นว่าโครงการชลประทานส่วนกลางกำลังดำเนินการได้ดีและมีแนวโน้มผลผลิตที่ดี

△ ภาพที่ 7 การเปรียบเทียบเส้นโค้งสเปกตรัมของแปลงประเภททั่วไปในฟาร์ม EastOweinat โดยใช้การสำรวจระยะไกลแบบไฮเปอร์สเปกตรัม (2024)

เส้นโค้งสเปกตรัมในภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของสเปกตรัมระหว่างประเภทการปกคลุมดินที่แตกต่างกัน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อแยกแยะระหว่างพื้นที่ที่มีดินสีเข้มและพื้นที่ที่มีพืชปกคลุม จะเห็นได้ว่าพื้นที่ที่มีพืชปกคลุมแสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์ขอบสีแดงที่ชัดเจนในช่วง 700-760 นาโนเมตร จากตำแหน่งและความลาดชันของขอบสีแดง สามารถคำนวณดัชนีพืชพรรณขอบสีแดงเพื่อกำหนดความครอบคลุมและความสมบูรณ์ของพืชผล ทำให้สามารถจำแนกประเภทได้อย่างละเอียดมากขึ้น